(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光源および投影光学系を備えるリソグラフィ投影装置を使用して設計レイアウトの一部分を基板上へ結像するためのリソグラフィプロセスを改善する、コンピュータで実施される方法であって、
前記設計レイアウトの前記一部分からパターンのサブセットを選択し、かつ初期の照明光源を選択する工程と、
前記パターンのサブセットおよび前記照明光源を同時に最適化する工程と、
前記最適化された照明光源を使用することにより前記投影光学系の特性を最適化する工程とを含む方法。
【請求項２】
前記パターンのサブセットおよび前記照明光源を同時に最適化する前記工程が、
前記リソグラフィプロセスの特性である第１の複数の設計変数の第１の多変数費用関数を定義する工程であって、前記第１の複数の設計変数のうち少なくともいくつかが、前記照明光源の特性および前記パターンのサブセットの特性である工程と、
第１の所定の終了条件が満たされるまで、前記第１の複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記照明光学系の特性を最適化する前記工程が、
前記リソグラフィプロセスの特性である第２の複数の設計変数の第２の多変数費用関数を定義する工程であって、前記第２の費用関数の前記第２の複数の設計変数のうち少なくともいくつかが前記投影光学系の特性である工程と、
第２の所定の終了条件が満たされるまで、前記第２の複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記設計レイアウトの前記一部分が、全体の設計レイアウトと、クリップと、１つまたは複数のクリティカルフィーチャを有すると分かっている設計レイアウトの区分と、ホットスポットまたはウォームスポットが全チップシミュレーションから識別されている前記設計レイアウトの区分と、パターン選択方法によって１つまたは複数のクリティカルフィーチャが識別されている前記設計レイアウトの区分とのうち１つまたは複数を備える請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の所定の終了条件および／または前記第２の所定の終了条件が、前記費用関数の最小化と、前記費用関数の最大化と、あらかじめ設定された反復回数に到達することと、あらかじめ設定された閾値に等しいかまたはそれを上回る前記費用関数の値に到達することと、所定の計算時間に到達することと、所定のプロセスウィンドウに到達することと、前記費用関数の値が許容できる誤差限界内に到達することとのうち１つまたは複数を含む請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
前記パターンのサブセットをさらに最適化するために、前記最適化された照明光源および前記最適化された投影光学系を使用する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記パターンのサブセットをさらに最適化するために、前記最適化された照明光源および前記最適化された投影光学系を使用する前記工程が、
前記リソグラフィプロセスの特性である第３の複数の設計変数の第３の多変数費用関数を定義する工程であって、前記第３の費用関数の前記第３の複数の設計変数のうち少なくともいくつかが前記パターンのサブセットの特性である工程と、
第３の所定の終了条件が満たされるまで、前記第３の複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
以前に最適化された前記投影光学系および前記最適化された照明光源を使用する一方で前記パターンのサブセットを最適化する工程と、以前に最適化された前記パターンのサブセットおよび前記最適化された照明光源を使用する一方で前記投影光学系を最適化する工程とが、第４の所定の終了条件が満たされるまで繰り返し実施される請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の費用関数の前記第２の複数の設計変数が、前記投影光学系の特性および前記パターンのサブセットの特性の両方を含む請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記反復する再構成工程のうち少なくとも１つが、制約なしで、または前記設計変数の少なくともいくつかの範囲を規定する制約を用いて実施される請求項２、３、または７に記載の方法。
【請求項１１】
前記設計変数のうちの少なくともいくつかが、前記リソグラフィ投影装置のハードウェア実装形態における物理的制約を表す制約下にある請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記費用関数が、エッジ配置誤差と、クリティカルディメンションと、レジスト輪郭距離と、最悪の欠陥サイズと、最善の焦点シフトとのリソグラフィメトリックのうち１つまたは複数の関数である請求項２、３、または７に記載の方法。
【請求項１３】
前記最適化プロセスの前記工程を実施する前に、前記設計レイアウトの前記一部分のフィーチャを特徴的に表すターゲットパターンのサブセットを選択する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記費用関数が、レジスト像または空間像の特性を含む請求項２、３、または７に記載の方法。
【請求項１５】
実行されたとき請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法を実施する命令を有するコンピュータ読取可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  この特許請求の発明は、リソグラフィの装置およびプロセスに関し、より詳細には、リソグラフィの装置およびプロセス用の照明光源、マスク／設計レイアウトおよび投影光学系を同時にまたは択一で最適化するためのツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（IC）の製造に使用することができる。このような場合、マスクはＩＣの個々の層に対応した回路パターン（「設計レイアウト」）を含むことができ、この回路パターンは、放射感応性材料（「レジスト」）の層でコーティングされた基板（例えばシリコンウェーハ）上の（例えば、１つまたは複数のダイを備える）ターゲット部分上に、ターゲット部分をマスク上の回路パターンを介して照射する方法などで転写することができる。一般に、単一基板は、回路パターンがリソグラフィ投影装置によって一度に１つのターゲット部分ずつ連続的に転写される複数の隣接したターゲット部分を含む。あるタイプのリソグラフィ投影装置では、マスク全体の回路パターンが１回の工程実施で１つのターゲット部分上に転写され、このような装置は一般にウェーハステッパと呼ばれる。一般にステップアンドスキャン装置と呼ばれる代替装置では、投影ビームがマスクの上を所与の基準方向（「スキャン」方向）にスキャンする一方で、これと同期して、この基準方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを移動させる。マスク上の回路パターンの別々の部分が、１つのターゲット部分へ漸進的に転写される。一般に、リソグラフィ投影装置は倍率Ｍ（一般に１未満）を有するため、基板テーブルが移動する速度Ｆは、投影ビームがマスクをスキャンする速度のＭ倍となる。本明細書に説明されているリソグラフィデバイスに関するより多くの情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６０４６７９２号より収集することができる。
【０００３】
[0003]  回路パターンをマスクから基板へ転写するのに先行して、基板を、下塗り、レジスト塗布、およびソフトベークなど様々な手順にかけることができる。露光の後、基板は、露光後ベーク（PEB）、現像、ハードベーク、および転写された回路パターンの測定／検査などの他の手順を受けることができる。この一連の手順は、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層を作製するための基礎として用いられる。次いで基板を、すべてデバイスの個々の層を仕上げることが意図されているエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械式研磨などの様々なプロセスにかけることができる。デバイスにいくつかの層が必要であれば、各層に対して、手順全体またはその変形が反復されなければならない。最終的に、デバイスは基板上の各ターゲット部分の中に存在することになる。これらのデバイスは、次いで、ダイシングまたはソーイングなどの技術により互いから分離され、その後、個々のデバイスはキャリアに搭載され、ピンに接続することなどができる。
【０００４】
[0004]  前述のように、マイクロリソグラフィはＩＣの製造で主要な工程であり、基板上に形成されたパターンが、マイクロプロセッサ、メモリチップなどのＩＣの機能エレメントを画定する。類似のリソグラフィ技法も、平面パネルディスプレイ、微小電子機械システム（MEMS）および他のデバイスの形成に用いられる。
【０００５】
[0005]  半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれて、数十年間にわたり、一般に「ムーアの法則」と称される傾向に従って、１つのデバイス当たりのトランジスタなどの機能エレメントの量が着実に増加する一方で、機能エレメントの寸法が絶えず縮小されている。現況技術では、デバイスの層が、遠紫外線照明光源からの照明を用いて基板上に設計レイアウトを投影するリソグラフィ投影装置を使用して製作され、１００ｎｍを十分に下回る、すなわち照明光源からの光の波長の半分未満の寸法を有する個々の機能エレメントを作成する。
【０００６】
[0006]  リソグラフィ投影装置の標準的解像度限界より小さな寸法を有するフィーチャがプリントされるこのプロセスは、解像度の公式CD=k1×λ/NAによる低k1のリソグラフィとして一般に知られており、ここで、λは用いられた放射の波長（現在はほとんどの場合２４８ｎｍまたは１９３ｎｍ）であり、NAはリソグラフィ投影装置の投影光学部品の開口数であり、CDは「クリティカルディメンション」、すなわち、一般に、プリントされた最も小さなフィーチャサイズであり、k1は実験上の解像度係数である。一般に、k1がより小さいと、特定の電気的機能および性能を達成するために回路設計者によって計画された形状および寸法に類似したウェーハのパターンを再現するのがより困難になる。これらの困難を克服するために、リソグラフィ投影装置ならびに設計レイアウトに対して精巧な微調整工程が適用される。これらの工程は、例えばNAおよび光学コヒーレンス設定の最適化、カスタム化された照明方式、位相シフトマスクの使用、設計レイアウトにおける光近接効果補正（OPC、「光学的プロセス補正」と称されることもある）、または一般に「解像度向上技術」（RET）と定義される他の方法を含むがそれに限定されない。
【０００７】
[0007]  重要な一例として、ＯＰＣは、基板上に投影される設計レイアウトのイメージの最終的なサイズおよび配置が、マスク上の設計レイアウトのサイズおよび配置と同一にならない、または単純にそれらによって決まらないことに対処する。用語「マスク」と「レチクル」とは、本明細書では交換可能に使用されることに留意されたい。また、当業者なら、リソグラフィのシミュレーション／最適化では、物理的マスクは必ずしも用いられないが、物理的マスクを表すのに設計レイアウトを使用することができるので、用語「マスク」と「設計レイアウト」とは、特にリソグラフィのシミュレーション／最適化との関連で交換可能に使用することができることを理解するであろう。いくつかの設計レイアウトに存在する小さなフィーチャサイズおよび高フィーチャ密度については、所与のフィーチャの特定のエッジの位置は、他の隣接したフィーチャの存在または欠如により、ある程度の影響を受けることになる。これらの近接効果は、あるフィーチャから別のフィーチャに結合された微量の光および／または回折および干渉などの非幾何学的光学効果から生じる。同様に、近接効果は、拡散、および露光後ベーク（PEB）、レジスト現像、ならびに一般にリソグラフィに続くエッチング中の他の化学的効果から生じることがある。
【０００８】
[0008]  設計レイアウトの投影されたイメージが所与の目標回路設計の要件に従うことを保証するために、設計レイアウトの精巧な数値モデル、補正または予歪（pre-distortions）を用いて、近接効果を予測して補償する必要がある。Ｃ．Ｓｐｅｎｃｅの論文「Ｆｕｌｌ−Ｃｈｉｐ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  −  Ｈｏｗ  ＯＰＣ  Ｉｓ  Ｃｈａｎｇｉｎｇ  ＩＣ  Ｄｅｓｉｇｎ」、Ｐｒｏｃ．  ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．  ５７５１、１〜１４頁（２００５年）は、現在の「モデルベースの」光近接補正プロセスの概要を与える。一般的なハイエンド設計では、設計レイアウトのほとんどすべてのフィーチャが、ターゲット設計に対する投影されたイメージの高忠実度を達成するために何らかの修正を必要とする。これらの修正には、エッジの位置または線幅のシフトまたはバイアスならびに他のフィーチャの投影を支援するように意図される「アシスト」フィーチャの適用が含まれ得る。
【０００９】
[0009]  ターゲット設計に対してモデルベースＯＰＣを適用するには、チップ設計の中に一般に何百万ものフィーチャがある場合、優れたプロセスモデルおよびかなりの計算資源が必要である。しかし、一般にＯＰＣの適用は「精密科学」ではなく、必ずしもあらゆる近接効果を補償するとは限らない実験による反復プロセスである。したがって、設計の瑕疵がマスクの製造に組み込まれる可能性を最小化するために、ＯＰＣの効果、例えばＯＰＣおよび任意の他のＲＥＴの適用後の設計レイアウトを、設計検査によって、すなわち較正された数値プロセスモデルを用いる徹底的な全チップシミュレーションによって確認する必要がある。これは、ハイエンドマスクを作製する数百万ドルの範囲の莫大なコスト、ならびにハイエンドマスクが製造された後に実際のマスクを再加工するかまたは修理することによるターンアラウンドタイムへの影響によって余儀なくされている。
【００１０】
[0010]  ＯＰＣおよび全チップＲＥＴ確認は、どちらも数値モデル化システムおよび、例えば米国特許出願第１０／８１５，５７３号およびＣａｏらによる「Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｈａｒｄｗａｒｅ  ａｎｄ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  Ｆｏｒ  Ｆａｓｔ，  Ｆｕｌｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ」という名称のＰｒｏｃ．  ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．  ５７５４、４０５（２００５年）の論文に説明されているような方法に基づくものでよい。
【００１１】
[0011]  設計レイアウトまたはマスクに対する最適化（例えばOPC）に加えて、照明光源も、総合的リソグラフィ忠実度を改善するために、マスク最適化と一緒に、またはマスク最適化とは別個に、最適化することができる。１９９０年代から、環状照明光源、四重極照明光源、および二重極照明光源などの多くの軸外照明光源が導入され、ＯＰＣ設計に対してより多くの自由をもたらしており、それによって結像の結果を改善している。知られているように、軸外照明は、マスクに含まれる微細構造（すなわちターゲットフィーチャ）を分解するための実績のある方法である。しかし、軸外照明光源は、通常、空間像（AI）に対する光強度が従来の光源と比べてより低い。したがって、より高い解像度と光強度の低下との間で最適なバランスを達成するために、照明光源を最適化する試みが必要になる。「照明光源」および「照明源」という用語は、この文献では交換可能に用いられる。
【００１２】
[0012]  多数の照明光源の最適化手法を見いだすことができ、例えば、Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈらによる「Ｏｐｔｉｍｕｍ  Ｍａｓｋ  ａｎｄ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｐａｔｔｅｒｎｓ  ｔｏ  Ｐｒｉｎｔ  Ａ  Ｇｉｖｅｎ  Ｓｈａｐｅ」という名称の、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、Ｍｉｃｒｏｆａｂｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ  １（１）、１３〜２０頁、（２００２年）の論文がある。その照明源はいくつかの領域に分割され、そのそれぞれが瞳スペクトルの特定の領域に対応する。次いで、各照明源領域において照明源分布が均一であると想定され、各領域の明るさがプロセスウィンドウに対して最適化される。しかし、各照明源領域において照明源分布が均一であるというこのような仮定は、必ずしも有効だとは限らず、その結果、この手法の有効性は影響を受ける。Ｇｒａｎｉｋによる「Ｓｏｕｒｃｅ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ａｎｄ  Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ」という名称の、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ、Ｍｉｃｒｏｆａｂｌｉｃａｔｉｏｎ、Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ  ３（４）、５０９〜５２２頁、（２００４年）の論文に示された別の例では、いくつかの既存の照明源最適化手法が概観され、また、照明源最適化問題を一連の非負の最小２乗最適化に変換するイルミネータのピクセルに基づいた方法が提案されている。これらの方法は、いくつかの成功を示しているが、一般に、複数の複雑な反復を収束させる必要がある。また、ウェーハイメージの忠実度に関する照明源の最適化と照明源の平滑度要件との間のトレードオフを規定する、Ｇｒａｎｉｋの方法におけるγなどのいくつかの特別なパラメータの適切値／最適値を求めるのは困難なことがある。
【００１３】
[0013]  低k1のフォトリソグラフィに関して、照明源およびマスクの両方の最適化は、重要な回路パターンの投影のために実現可能なプロセスウィンドウを保証するのに非常に有用である。いくつかのアルゴリズム（例えばSochaらのProc. SPIE vol. 5853、2005、p.180のもの）は、照明を独立した照明源ポイントに分離し、空間周波数領域において回折次数へとマスクし、照明源ポイントの強度およびマスク回折次数からの光学結像モデルによって予測可能な露光寛容度などのプロセスウィンドウメトリックに基づいて費用関数（選択された設計変数の関数として定義される）を別個に作成する。本明細書で用いられる用語「設計変数」は、リソグラフィ投影装置の１組のパラメータ、例えばリソグラフィ投影装置のユーザが調節することができる諸パラメータを意味する。照明源、マスク、投影光学系を含むリソグラフィ投影装置のあらゆる特性は、最適化における設計変数の中にあり得ることを理解されたい。費用関数は、設計変数の非線形の関数であることが多い。次いで、費用関数を最小限にするために、標準的な最適化技法が用いられる。
【００１４】
[0014]  費用関数を作成するこれらのアルゴリズムに関する問題の１つに、これらのアルゴリズムは、最適な照明源およびマスクの両方に対する収束に達する前に、多くの全順方向光学結像モデルのシミュレーションを必要とすることがある。媒体の複雑さのクリップ（発明を実施するための形態の段落でさらに詳述されるように、リソグラフィ投影装置の最適化に用いることができる較正フィーチャを有する設計レイアウトの一部分として定義される）を用いてリソグラフィ投影装置を最適化することは、最新の標準的ＰＣハードウェア上で数週間どころか数か月かかることがあり、一般に、実用的でないと考えられる。実用的な最適化プロセスが要する時間は、一般に約２４時間未満である。
【００１５】
[0015]  関連して、ＥＵＶリソグラフィの遅延と、絶えず縮小する設計ルールの圧力とにより、半導体チップメーカは、既存の１９３ｎｍのＡｒＦリソグラフィを用いて低k1リソグラフィ時代により深く入り込むことを余儀なくされている。より小さいk1に向かうリソグラフィは、ＲＥＴ、露光ツール、およびリソグラフィに適した設計の必要性を強く要求する。１．３５のＡｒＦの超開口数（NA）露光ツールが、チップ製造業者が次の２年間で使用するべき露光ツールになるであろう。使用可能なプロセスウィンドウを用いて基板上に回路設計を作製することができることを保証するために、照明源マスク最適化（SMO）が、２ｘ  ｎｍノードに必要な重要なＲＥＴになりつつある。
【００１６】
[0016]  制約のない、実用的な時間内の費用関数を用いた照明源およびマスクの同時最適化を可能にする照明源およびマスク（設計レイアウト）の最適化の方法およびシステムが、２００９年１１月２０日出願の、「Ｆａｓｔ  Ｆｒｅｅｆｏｒｍ  Ｓｏｕｒｃｅ  ａｎｄ  Ｍａｓｋ  Ｃｏ−Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ」という名称のＷ０２０１０／０５９９５４号として公開され、本願譲受人に譲渡された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６５３５９号に説明されており、その全体が参照によってここに組み込まれる。
【００１７】
[0017]  リソグラフィ投影装置のハードウェアおよびソフトウェアにおける新規の開発によって同装置の中の投影光学系が調節可能になることにより、より大きな柔軟性がもたらされる。本明細書で用いられる用語「投影光学系」は、例えば屈折光学系、反射光学系、開口および屈折作用の光学系を含む様々なタイプの光学システムを包含するものと広義に解釈されたい。用語「投影光学系」は、放射投影ビームをまとめて、または単独で、誘導し、整形し、または制御するためのこれらの設計タイプのいずれかにより動作するコンポーネントも含むことができる。用語「投影光学系」は、その光学コンポーネントがリソグラフィ投影装置の光路のどこに配置されるかということに関らず、リソグラフィ投影装置のあらゆる光学コンポーネントを含むことができる。投影光学系は、マスクを通る前の照明源からの光を成形し、調節し、かつ／または投影するための光学コンポーネント、および／またはマスクを通った後の光を成形し、調節し、かつ／または投影するための光学コンポーネントを含むことができる。投影光学系は、一般に照明源およびマスクを含まない。
【００１８】
[0018]  例えば、投影光学系の調節可能なパラメータ（「ノブ」）により、既存のＳＭＯ技法によって提供されるものより、光をより多くの自由度（例えば波面形状、強度分布など）で成形すること、および／または照明源およびマスクのより広範囲な条件に適応すること（すなわち、より大きなプロセスウィンドウ（PW）をもたらすこと）が可能になる。
【００１９】
[0019]  しかし、これらのさらなるノブの最適化には、必然的に非常に高い計算コストが伴う。したがって、投影光学系に関するこれらのノブと一緒に、照明源およびマスクに関連したノブの最適化を簡単にし、かつ加速する方法が望ましい。
【００２０】
[0020]  したがって、必要とされるのは、リソグラフィプロセスを特徴づけるための計算上効率的で包括的な最適化の方法および流れであり、この方法に基づいて、リソグラフィ装置の設定（投影光学系システムの設定を含む）が決定され、マスクが設計される。
【発明の概要】
【００２１】
[0021]  本明細書で説明する実施形態は、リソグラフィ投影装置内の投影光学系の改善または最適化を含み、好ましくは光源、マスク、および投影光学系を同時にまたは択一で改善するかまたは最適化する能力を含む、リソグラフィ投影装置を改善するかまたは最適化する方法および流れを提供する。この流れは、例えば、特定の設計向けの設計レイアウトとともにリソグラフィ投影装置を最適化するかまたは改善するのに用いられ得る可能な作業の流れを表すことを目標とする。投影光学系は「レンズ」と称されることがあり、したがって、同時最適化プロセスは、光源、マスク、レンズの最適化（SMLO）と称されることがある。特定の実施形態では、レンズの最適化が投影光学系の瞳面に対して行なわれるので、ＳＭＬＯプロセスを説明するのに用いられる別の用語に、光源、マスク、瞳の最適化（SMPO）がある。しかし、本発明の範囲は、瞳面における最適化のみに限定されるものではない。部分的には、最適化に投影光学系を含むと、投影光学系の複数の調節可能な特性を導入することにより、より大きなプロセスウィンドウをもたらすことができるので、ＳＭＬＯは、既存の光源およびマスクの最適化プロセス（SMO）および投影光学系の最適化を考慮に入れない他の最適化プロセスと比較して望ましいものである。リソグラフィ投影装置の波面を成形するために、投影光学系を用いることができる。本明細書の実施形態によれば、投影光学系の調節可能な特性により、以前にＳＭＯで可能なプロセスウィンドウより大きなプロセスウィンドウが可能になる。実施形態の説明では、投影光学系、光源およびマスクの調節可能な特性が用いられるが、線量および焦点など、リソグラフィ投影装置の他の調節可能な特性を最適化で調節することができる。
【００２２】
[0022]  本明細書の諸実施形態は、照明源、投影光学系、およびマスクの特性であり得る設計変数の適切な費用関数を最小化することにより、リソグラフィ投影装置を改善するかまたは最適化する。費用関数の限定的でない例が示される。費用関数の他の形態も可能であり、多種多様なリソグラフィメトリックに適応することができる。費用関数は、設計変数の線形または非線形の関数であり得る。
【００２３】
[0023]  同時のＳＭＬＯおよび代替形態ＳＭＬＯの方法が開示された。ＳＭＬＯを様々なパターン選択方法と組み合わせることにより、ＳＭＬＯプロセスを加速することができる。設計の一部分の選択されたサブグループにＳＭＬＯが最初に適用され、その後、チップの残りが最終のマスク最適化工程によって補正される一方で、例えば、光源およびレンズのパラメータが固定されたままである全チップＳＭＬＯを含む流れも含まれる。
【００２４】
[0024]  本発明の一実施形態では、最適化されたプロセス方法および本発明の方法の範囲内の最適化工程の出力は、全体的最適解である必要がない。むしろ、最適化という用語は、本明細書では、それらのパラメータに関する初期の１組の値と比較して、少なくとも１つの適切なメトリックにおいて、改善（例えば局所的最適点）をもたらす結像パラメータに関する値を識別するプロセスを指すのに用いられる。「最適」および他の関連語は、それに応じて解釈されたい。本発明の一実施形態では、１つまたは複数のメトリックのさらなる改善をもたらすために、最適化工程を繰り返し適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
[0025]  本発明の特定の実施形態の以下の説明を添付図面とともに検討することにより、本発明の上記の態様および他の態様ならびに特徴が、当業者には明らかになるであろう。
【００２６】
【図１】[0026]本発明の例示的実装形態によるリソグラフィシステムの様々なサブシステムのブロック図である。
【図２】[0027]図１のサブシステムに対応するシミュレーションモデルのブロック図である。
【図３】[0028]本発明による同時最適化の例示的方法の態様を示す流れ図である。
【図４Ａ】[0029]本発明の一実施形態による最適化方法または最適化の流れの一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】[0030]レンズおよびパターン／設計レイアウトの最適化が繰り返し行なわれるさらなる最適化の方法の実施形態を示す図である。
【図４Ｃ】[0031]レンズおよびパターン／設計レイアウトの最適化が共同最適化によって行なわれるさらに別の最適化の方法の実施形態を示す図である。
【図４Ｄ】[0032]光源、マスク／設計レイアウトおよびレンズの最適化が共同最適化プロセスによって行なわれる最適化の方法の実施形態を示す図である。
【図４Ｅ】[0033]パターン選択またはゲージ選択が最適化プロセスに一体化されるＳＭＬＯ方法の実施形態を示す図である。
【図４Ｆ】パターン選択またはゲージ選択が最適化プロセスに一体化されるＳＭＬＯ方法の実施形態を示す図である。
【図４Ｇ】パターン選択またはゲージ選択が最適化プロセスに一体化されるＳＭＬＯ方法の実施形態を示す図である。
【図５】[0034]本発明の一実施形態による最適化プロセスの例示的流れ図である。
【図６】本発明の一実施形態による最適化プロセスの例示的流れ図である。
【図７】本発明の一実施形態による最適化プロセスの例示的流れ図である。
【図８Ａ】[0035]図４Ｂに示されるように、設計の一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。
【図８Ｂ】図４Ｂに示されるように、設計の一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。
【図８Ｃ】図４Ｂに示されるように、設計の一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。
【図８Ｄ】図４Ｂに示されるように、設計の一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。
【図８Ｅ】図４Ｂに示されるように、設計の一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。
【図８Ｆ】図４Ｂに示されるように、設計の一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。
【図９】[0036]本発明の実施形態を実施することができる例示的コンピュータシステムのブロック図である。
【図１０】[0037]本発明の実施形態を適用することができるリソグラフィ投影装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
[0038]  本文書では、ＩＣの製造における本発明の使用について特に言及することがあるが、本発明が多くの他の可能な用途を有することを明確に理解されたい。例えば、本発明は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導および検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造に採用することができる。当業者なら、このような代替用途の文脈において、本文書における用語「レチクル」、「ウェーハ」、または「ダイ」のいずれの使用も、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」とそれぞれ置き換えられ得ると考えられることを理解するであろう。
【００２８】
[0039]  本文献では、用語「放射」および「ビーム」は、紫外線放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）およびＥＵＶ（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する極端紫外線放射）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含するように用いられる。
【００２９】
[0040]  本明細書で用いられる用語「最適化する」および「最適化」は、リソグラフィの結果および／またはプロセスが、基板上の設計レイアウト投影のより高い精度、より大きなプロセスウィンドウなどのより望ましい特性を有するようにリソグラフィ投影装置を調節することを意味する。
【００３０】
[0041]  さらに、リソグラフィ投影装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または、２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものとすることができる。このような「マルチステージ」デバイスでは、追加のテーブルを並行して使用することができ、または、１つまたは複数のテーブルが露光に使用されている間、準備ステップを１つまたは複数の他のテーブル上で実行することができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号には、２連ステージリソグラフィ投影装置が説明されている。
【００３１】
[0042]  上記で言及されたマスクは、設計レイアウトを備える。設計レイアウトはＣＡＤ（コンピュータ支援設計）プログラムを利用して生成することができ、このプロセスはＥＤＡ（コンピュータによる設計自動化）と呼ばれることが多い。ほとんどのＣＡＤプログラムは機能設計レイアウト／マスクを生成するために１組の所定の設計ルールに従う。これらのルールはプロセスおよび設計の制限により設定されている。例えば、設計ルールは、回路デバイスまたはラインが望ましくない形で互いに相互作用しないことを確実にするために、（ゲート、コンデンサなどの）回路デバイス間または相互接続線（インターコネクトライン）間の空間的許容範囲を規定している。設計ルールの制限は通常「クリティカルディメンション」（CD）と呼ばれている。回路のクリティカルディメンションは、ラインもしくはホールの最小幅、または、２本のライン間もしくは２つのホール間の最小空間として規定することができる。そのため、CDは設計された回路の全体的なサイズおよび密度を決定する。もちろん、集積回路製造の目標の１つは（マスクを介して）基板上に本来の回路設計を忠実に再現することである。
【００３２】
[0043]  本文書で用いられる用語マスクは、基板のターゲット部分に生成されるべきパターンに対応するパターン付き断面を入来放射ビームに賦与するのに用いることができる一般的なパターニング手段を指すものと広義に解釈されてよく、用語「光弁」も、この文脈で用いることができる。標準的マスク（透過性または反射性のバイナリマスク、位相シフトマスク、ハイブリッドマスクなど）に加えて、他のこのようなパターニング手段の例にはプログラマブルミラー配列が含まれる。このようなデバイスの一例には、粘弾性の制御層および反射面を有するマトリクスアドレス指定可能な面がある。このような装置の背後にある基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が、入射光を回折光として反射するのに対して、アドレス指定されない領域は、入射光を非回折光として反射することである。適切なフィルタを使用して、反射ビームから、回折光だけを残して、前記非回折光をフィルタリングして除去することができ、このように、ビームは、マトリクスアドレス指定可能な面のアドレス指定パターンに従ってパターニングされる。必要なマトリクスアドレス指定は、適切な電子的手段を用いて実施することができる。このようなミラー配列についてのさらなる情報は、例えば米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号から収集することができ、これらは参照によって本明細書に組み込まれる。
−  プログラマブルＬＣＤ配列。このような構造の一例が米国特許第５，２２９，８７２号に示されており、同特許は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００３３】
[0044]  簡単な紹介として、図１は例示的リソグラフィ投影装置１０を示す。主要なコンポーネントは、遠紫外線エキシマレーザ照明源または極端紫外線（EUV）照明源を含む他のタイプの照明源であり得る照明光源１２と、部分コヒーレンス（シグマとして示される）を定義し、照明源１２からの光を成形する光学系１４、１６ａおよび１６ｂを含み得る照明光学系と、マスクまたはレチクルの１８と、基板面２２上にレチクルパターンのイメージを投影する伝送光学系１６ｃとである。投影光学系の瞳面における調節可能なフィルタまたは開口の２０が、基板面２２に当たるビーム角の範囲を制限してよく、可能な最大角度が投影光学系の開口数NA=sin（Θmax）を定義する。
【００３４】
[0045]  システムの最適化プロセスで、システムの性能指数は費用関数として表すことができる。最適化プロセスは、つまるところ、費用関数を最小限にするシステムの１組のパラメータ（設計変数）を見いだすプロセスである。費用関数は、最適化の目標次第で、あらゆる適切な形態を有することができる。例えば、費用関数は、システムの特性の所期の値（例えば理想値）に対するこれらの特定の特性（評価ポイント）の偏差の重み付き２乗平均平方根（RMS）であり得て、これらの偏差の最大値でもあり得る。本明細書の用語「評価ポイント」は、システムのあらゆる特性を含むように広義に解釈されたい。システムの設計変数は、有限の範囲に限定することができ、かつ／またはシステムの実装形態の実用性により相互依存であり得る。リソグラフィ投影装置の場合には、制約は、調整可能な範囲などのハードウェアの物理的な性質および特性、および／またはマスク製造可能性の設計ルールに関連づけられることが多く、また、評価ポイントは、基板上のレジストイメージの物理的ポイントならびに線量および焦点などの非物理的特性を含むことができる。
【００３５】
[0046]  リソグラフィ投影装置では、照明源が照明（すなわち光）を供給し、投影光学系が、照明を、マスクを通して成形し、基板へ向ける。用語「投影光学系」は、ここで、放射ビームの波面を変更することができるあらゆる光学コンポーネントを含むように広義に定義される。例えば、投影光学系は、コンポーネント１４、１６ａ、１６ｂおよび１６ｃのうち少なくともいくつかを含むことができる。空間像（AI）は基板上の光強度分布である。基板上のレジスト層が露光され、空間像は、レジスト層の中へ潜在的「レジスト像」（RI）として転写される。レジスト像（RI）は、レジスト層の中のレジストの可溶性の空間分布として定義することができる。レジストモデルは、空間像からレジスト像を計算するのに用いることができ、その一例を、本願譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／３１５，８４９号に見いだすことができ、その開示の全体が参照によってここに組み込まれる。レジストモデルは、レジスト層の性質（例えば、露光、PEBおよび現像の期間中生じる化学的プロセスの影響）にのみ関連づけられる。リソグラフィ投影装置の光学的性質（例えば照明源、マスクおよび投影光学系の性質）が、空間像を規定する。リソグラフィ投影装置で使用されるマスクは変更されることがあるので、マスクの光学的性質を、少なくとも照明源および投影光学系を含むリソグラフィ投影装置の残りの部分の光学的性質から分離するのが望ましい。
【００３６】
[0047]  リソグラフィ投影装置のリソグラフィをシミュレートするための例示的流れ図が、図２に示されている。照明源モデル３１は、照明源の光学的特性（光の強度分布および／または位相分布を含む）を表す。投影光学系モデル３２は、投影光学系の光学的特性（投影光学系によってもたらされる、光の強度分布および／または位相分布の変化を含む）を表す。照明源モデル３１と投影光学系モデル３２は、本明細書で後に説明されるように、伝送の交差係数（TCC）モデル３４へと組み合わせることができる。設計レイアウトモデル３５は、設計レイアウト３３の光学特性（所与の設計レイアウト３３によってもたらされる光の強度分布および／または位相分布の変化を含む）を表し、この光学特性は、マスク上のフィーチャの機構を表す。空間像３６は、伝送の交差係数３４および設計レイアウトモデル３５からシミュレートすることができる。レジスト像３７は、レジストモデル３７を使用して、空間像３６からシミュレートすることができる。リソグラフィのシミュレーションは、例えばレジスト像の輪郭およびCDを予測することができる。
【００３７】
[0048]  より詳細には、照明源モデル３１は、NAシグマ（σ）設定ならびに任意の特定の光源形状（例えば、環状光源、四重極光源、および二重極光源などの軸外光源）を含むがこれらに限定されない照明源の光学的特性を表し得ることに留意されたい。投影光学系モデル３２は、収差、歪み、屈折率、物理的サイズ、物理的寸法などを含む投影光学系の光学的特性を表すことができる。設計レイアウトモデル３５は、例えば米国特許第７，５８７，７０４号に説明されているように、物理的マスクの物理的性質を表すことができ、同特許は参照によってその全体が組み込まれる。シミュレーションの目標は、例えばエッジの配置およびCDを正確に予測することであり、次いで、これを所期の設計と比較することができる。所期の設計は、一般にＯＰＣに先立つ設計レイアウトとして定義され、ＧＤＳＩＩまたはＯＡＳＩＳまたは他のファイルフォーマットなどの標準化されたデジタルファイルフォーマットで与えられ得る。
【００３８】
[0049]  この設計レイアウトから、１つまたは複数の部分を識別することができ、それらは「クリップ」と称される。本発明の特定の実施形態では、１組のクリップが抽出され、これは、設計レイアウトの中の複雑なパターン（一般に任意のクリップ数を使用することができるが、約５０〜１０００個のクリップ）を表す。当業者には理解されるように、これらのパターンまたはクリップは、設計の小部分（すなわち回路、セルまたはパターン）を表し、特にクリップは、特定の注目および／または確認を必要とする小部分を表す。換言すれば、クリップは、設計レイアウトの諸部分でよく、あるいは、クリティカルフィーチャが、経験（顧客によって与えられたクリップを含む）、試行錯誤、もしくは全チップシミュレーションの実行によって識別される設計レイアウトの諸部分に類似しているか、または同諸部分に類似の挙動を有してよい。クリップは、通常、１つまたは複数のテストパターンまたはゲージパターンを含む。
【００３９】
[0050]  クリップの初期のより大きな組が、顧客によって、特定の結像最適化を必要とする設計レイアウトにおける既知のクリティカルフィーチャ領域に基づいて演繹的に与えられることがある。あるいは、本発明の別の実施形態では、クリップの初期のより大きな組が、ある種の、クリティカルフィーチャ領域を識別する自動アルゴリズム（マシンビジョンなど）またはマニュアルアルゴリズムを用いて、全体の設計レイアウトから抽出されることがある。
【００４０】
[0051]  総合的な計算負荷を低減するために、最適化の様々なやり方を構想することができる。一実施形態では、最初に、１組のクリップが、パターン選択方法により、回折シグナチュア分析または何らかの他の方法に基づいて選択され、次いでＳＭＬＯプロセスが実施される。あるいは、最初に、全チップシミュレーションが実施され、全チップシミュレーションから「ホットスポット」および／または「ウォームスポット」が識別され、次いでパターン選択工程が実施される。選択されたパターンに基づいて最適化が行なわれる。パターン選択アルゴリズム（回折シグナチュア分析または他の方法に基づく）は、ＳＭＬＯプロセスとシームレスに一体化することができる。これらの例示的方法が、図４Ｂ〜図４Ｄに関してさらに説明される。
【００４１】
[0052]  リソグラフィ投影装置では、一例として、費用関数を次式で示すことができ、
【００４２】
【数１】
0005180359.tif 000002
ここで、(z1, z2, ..., zN)は、そのN個の設計変数または値であり、fp(z1, z2, ..., zN)は、実際の値と設計変数(z1, z2, ..., zN)の値の組に対するp番目の評価ポイントにおける特性の所期の値との間の差であり、wpは、p番目の評価ポイントに割り当てられた重み定数である。他のものより重要な評価ポイントまたはパターンには、より大きなwp値を割り当てることができる。発生回数の多いパターンおよび／または評価ポイントは、より大きなwp値を割り当てられてよい。評価ポイントの例は、ウェーハ上の任意の物理的ポイントまたはパターン、あるいは仮想の設計レイアウト、レジスト像、または空間像の任意のポイントであり得る。費用関数は、リソグラフィ投影装置または基板の任意の適切な特性、例えば焦点、ＣＤ、イメージ移動、イメージ変形、イメージ回転、なども表してよい。レジスト像が基板上の回路パターンを規定することが多いので、費用関数は、レジスト像のいくつかの特性を表す関数を含むことが多い。例えば、このような評価ポイントfp (z1, z2, ..., zN)は、単純に、レジスト像のポイントとそのポイントの所期の位置との間の距離（すなわちエッジ配置誤差EPEp(z1, z2, ..., zN)）であり得る。設計変数は、光源、マスク、投影光学系、線量、焦点などの調節可能なパラメータなど、任意の調節可能なパラメータであり得る。好ましくは、設計変数のうち少なくともいくつかは投影光学系の調節可能な特性である。投影光学系は、照射ビームの波面形状および強度分布および／または位相シフトを調節するのに使用することができる「波面マニピュレータ」と総称されるコンポーネントを含んでよい。投影光学系は、好ましくは、マスクの前、瞳面の近く、結像面の近く、焦点面の近くなど、リソグラフィ投影装置の光路に沿った任意の位置で波面および強度分布を調節することができる。投影光学系は、例えば光源、マスク、リソグラフィ投影装置の温度変化、リソグラフィ投影装置のコンポーネントの熱膨張によって引き起こされる波面および強度分布の特定の歪みを補正するかまたは補償するのに使用することができる。波面および強度分布を調節すると、評価ポイントおよび費用関数の値を変化させることができる。このような変化は、モデルからシミュレートするか、または実際に測定することができる。
【００４３】
[0053]   fp (z1, z2, ..., zN)の通常の重み付き２乗平均平方根（RMS）は、
【００４４】
【数２】
0005180359.tif 000003
と定義され、したがって、fp (z1, z2, ..., zN)の重み付きＲＭＳを最小化することは、式１で定義された費用関数
【００４５】
【数３】
0005180359.tif 000004
を最小化するのに等しいことに留意されたい。したがって、fp (z1, z2, ..., zN)および式１の重み付きＲＭＳは、本明細書の表記上の簡易さのために交換可能に使用され得る。
【００４６】
[0054]  さらに、ＰＷ（プロセスウィンドウ）を最大化することを検討するのであれば、別々のＰＷ条件からの同一の物理的位置を、（式１）の費用関数における別々の評価ポイントと見なすことができる。例えば、Ｎ個のＰＷ条件を検討するのであれば、それらのＰＷ条件に従って評価ポイントを分類して、費用関数を次式で示す。
【００４７】
【数４】
0005180359.tif 000005
ここで、fp (z1, z2, ..., zN)は、実際の値とｕ番目（u=1, ..., U）のＰＷ条件下の設計変数(z1, z2, ..., zN)の値の組に関するPi番目の評価ポイントにおける所期の値との間の差である。この差がＥＰＥであると、上記の費用関数を最小化することは、様々なＰＷ条件下でエッジシフトを最小化することに等しく、したがってＰＷを最大化するのと同等である。具体的には、ＰＷが、別々のマスクバイアスからも成る場合、上記の費用関数を最小化することは、ＭＥＥＦ（マスク誤差増大係数）を最小化することも含み、ＭＥＥＦは、ウェーハＥＰＥと誘起されるマスクエッジバイアスとの間の比として定義される。
【００４８】
[0055]  設計変数は制約を有してよく、これは(z1, z2, ..., zN)∈Zと表現することができ、Zは設計変数の１組の可能な値である。
【００４９】
[0056]  したがって、最適化プロセスは、(z1, z2, ..., zN)∈Zの制約下で、費用関数を最小化する設計変数の値の組を見いだすことであり、すなわち、
【００５０】
【数５】
0005180359.tif 000006
を見いだすことである。
【００５１】
[0057]  ＳＭＬＯプロセスの詳細な数学的構成は、Ｆｅｎｇらによる「Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｏｕｒｃｅ，  Ｍａｓｋ  ａｎｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｃｓ」という名称の、本出願と同じ日に出願されている同時係属の共有仮出願（P-3745.000-US、弁理士整理番号０８１４６８．０３８７２１１）に見いだすことができ、その全体が参照によって組み込まれる。
【００５２】
[0058]  一実施形態による、リソグラフィ投影装置を最適化する一般的な方法が図３に示されている。この方法は、複数の設計変数の多変数費用関数を定義する工程３０２を含む。工程３００Ｂに示されるように、設計変数のうち少なくともいくつかは、投影光学系の特性である。他の設計変数は、照明光源（工程３００Ａ）および設計レイアウト（工程３００Ｃ）に関連づけられてよい。工程３０４で、費用関数が収束する方向へ動くように、諸設計変数が同時に調節される。工程３０６で、所定の終了条件が満たされているかどうか判断される。所定の終了条件は様々な可能性、すなわち、使用される数値手法の要求に応じて費用関数を最小化または最大化することができる、または費用関数の値が閾値に等しくなった、もしくは閾値を横切った、またはあらかじめ設定された誤差限界内で費用関数の値に到達した、または反復があらかじめ設定された回数に到達したことを含むことができる。工程３０６で条件のいずれかが満たされた場合、この方法は終了する。工程３０６で条件のどれも満たされない場合、所望の結果が得られるまで、工程３０４および３０６が反復して繰り返される。
【００５３】
[0059]  リソグラフィ投影装置では、照明源、マスクおよび投影光学系は、実施形態に従って、択一で最適化する（択一の最適化と称される）か、または同時に最適化する（同時最適化と称される）ことができる。本明細書で用いられる用語「同時」、「同時に」、「一緒」および「一緒に」は、照明源、マスク、投影光学系の特性の設計変数および／または任意の他の設計変数が、同時に変化し得ることを意味する。本明細書で用いられる用語「択一の」および「択一で」は、すべての設計変数が同時に変化し得るわけではないことを意味する。
【００５４】
[0060]  図３では、すべての設計変数の最適化が同時に実行される。このような流れは、同時の流れまたは共同最適化の流れと称される。あるいは、図４Ａに示されるように、すべての設計変数の最適化が択一で実行される。この流れでは、各工程で、いくつかの設計変数は固定されており、その一方で、費用関数を最小化するために他の設計変数が最適化され、次いで、次の工程で、変数の別の組が固定され、その一方で、他のものが、費用関数を最小化するように最適化される。これらの工程は、収束するかまたは特定の終了条件が満たされるまで択一で実行される。図４Ａの限定的でない例示的流れ図に示されるように、最初に設計レイアウトが得られ（工程４０２）、次いで、工程４０４でＳＭＯ（光源−マスクの最適化）の工程が実行され、ここでは投影光学系からの設計変数がすべて固定され、その一方で、他のすべての設計変数（照明光源およびマスクの設計レイアウトからのもの）が、費用関数を最小化するように最適化される。このＳＭＯでは、光源が、独立した光源ポイントおよびマスクレイアウトによって特徴づけられ得て、あるいは、ＳＭＯ向けに用いられる設計レイアウトの一部分が、例えば空間周波数領域で回折エレメントと見なされ得る。これは、実際には、同時係属の、本願の所有者が所有する国際公開第２０１０／０５９９５４号で説明されているものと類似であり、同出願の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。最適化の結果に基づくマスクレイアウトまたは設計レイアウトの一部分の再構成には、光近接効果補正（OPC）を用いる再構成および再構成されたマスクを再び特徴づけることが含まれる。次いで、次の工程４０６でＬＯ（レンズの最適化）が実施され、ここでは、照明光源からのすべての設計変数およびマスク設計レイアウトが固定され、その一方で、投影光学系からの設計変数が、費用関数を最小化するように最適化される。これら２つの工程は、工程４０８において特定の終了条件が満たされるまで択一で実行されてよい。費用関数の値が閾値に等しくなること、費用関数の値が閾値を横切ること、費用関数の値があらかじめ設定された誤差限界内に到達すること、または反復があらかじめ設定された回数に到達することなど、様々な終了条件を用いることができる。択一の流れの一例として、ＳＭＯ−ＬＯの択一の最適化を用いることに留意されたい。択一の流れは、ＳＯ（光源最適化）、ＬＯ（レンズの最適化）、およびＭＯ（マスク最適化）を択一で繰り返し実行するＳＯ−ＬＯ−ＭＯの択一の最適化、または最初にＳＭＯを一度実行し、次いでＬＯおよびＭＯを択一で繰り返し実行することなど、多くの異なる形態をとることができる。最終的に、工程４１０で最適化の結果の出力が得られ、プロセスは停止する。これらの流れのさらなる例が、以下の図面で示される。
【００５５】
[0061]  図４Ｂは、本発明の一実施形態による光源−マスク−レンズの流れを示し、工程４０１０で、初期の光源および初期のターゲット設計レイアウトが与えられる。初期のターゲット設計レイアウトは、例えば、実際の設計レイアウトもしくは実際の設計レイアウトの一部分またはクリップもしくはクリップの組または所期の設計レイアウトの他の表現でよい。次に、初期の光源に加えて初期のターゲット設計レイアウトに対して、光源−マスク最適化が実施され、このことは工程４０２０に示される。この光源−マスク最適化は、サブ解像度アシストフィーチャ（SRAF）の生成および包含を含んでよい。一実施形態では、ＳＭＯは自由形式のＳＭＯを用いて実施される。このＳＭＯ工程は、ＳＭＯを行なう対象として、例えば、初期のクリップまたは設計レイアウトの一部分のより大きな組から、クリップまたは設計レイアウトの一部分のより小さく、より限定された組を選択する方法も含んでよい。クリップのサブセットまたは設計レイアウトの一部分を選択することによるこのような縮小工程により、一般に計算および最適化のプロセスが加速する。このような選択プロセスは、２０１０年１０月２８日出願の本願譲受人に譲渡された米国特許出願第１２／９１４，９５４号、および２０１０年１０月２６日出願の本願譲受人に譲渡された国際公開特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６６１０６号からも理解することができ、その開示の全体が参照によってここに組み込まれる。この工程４０２０を初期の工程として実施する理由は、最適化プロセスの全体的最小限において、またはその近傍で、全ＳＭＬＯの最適化が行なわれることを保証するためである。このＳＭＯプロセスから、最適化された光源、および最適化されたマスクまたは設計レイアウトの一部分がもたらされ、これらは、図４Ｂにおいてそれぞれ工程４０３０および４０４０で示されている。現行のプロセスでは、光源レイアウト４０３０が固定され、続いて、最適化されたマスクまたは最適化された設計レイアウトの一部分が、工程４０５０で示された反復プロセスに用いられ、工程４０５０には、工程４０７０に示されるように、工程４０６０で示された反復する位相補正およびマスク補正または設計レイアウトの一部分の補正が含まれる。位相補正工程４０６０で費用関数が生成され、この費用関数では、マスク（または設計レイアウトの一部分）および光源を表す設計変数が一定に保たれ、位相（投影光学系に関連づけられる）を表す設計変数だけが、位相を最適化するように変化され得る。位相最適化は、一種のレンズ／投影光学系最適化である。マスク（または設計レイアウトの一部分）の補正工程４０７０で費用関数が生成され、この費用関数では、位相および光源を表す設計変数が一定に保たれ、マスク（または設計レイアウトの一部分）を表す設計変数だけが、マスクを最適化するように変化され得る。この反復プロセスが所定の終了条件に適合すると、反復プロセスが停止され、工程４０８０で、最終的な光源、マスクおよび位相補正が得られる。
【００５６】
[0062]  図４Ｃは、図４Ｂと類似の流れを示し、工程４０１０で初期の光源およびターゲット設計レイアウトまたはマスクまたは設計レイアウトの一部分が与えられ、ＳＭＯを実施する工程４０２０は図４Ｂの流れと類似である。再び、この例については、工程４０３０は、最適化された光源レイアウトが固定されることを示すが、ここでは、マスク（または設計レイアウトの一部分）および位相を最適化する最適化プロセスは、工程４０５５の共同最適化プロセスで実施される。この共同最適化プロセス４０５５では費用関数が生成され、この費用関数では、位相および光源を表す設計変数が一定に保たれ、マスク（または設計レイアウトの一部分）および位相を表す設計変数だけが、マスクに加えて位相を同時に最適化するように、あるいはこれらを共同最適化するように変化され得る。再び、この反復プロセスが所定の終了条件に適合すると、反復プロセスが停止され、工程４０８０で、最終的な光源、マスクおよび位相の補正が得られる。
【００５７】
[0063]  図４Ｄに、全光源−マスク−レンズの最適化を示す流れが示されている。初期の光源およびターゲット設計あるいはマスクまたは設計レイアウトの一部分をもたらす工程４０１０は、依然として類似であるが、以前の流れで示されたＳＭＯ工程４０２０の代わりに、ここでは全光源−マスク−レンズの最適化プロセスが工程４１００で実施される。この共同最適化プロセス４１００では費用関数が生成され、この費用関数では、光源、マスク（または設計レイアウトの一部分）および位相を表す設計変数は、３つのパラメータがすべて同時に最適化されるように、あるいはこれらが共同最適化されるように、すべてが変化され得る。任意選択の４０９０の調整工程では、さらなるマスクおよび／または位相の調整が、それぞれ工程４０９２および４０９４で適用されてよく、例えば、ＳＭＬＯ工程４１００と比べて終了条件をさらに強化するかまたは変更することにより、マスクおよび位相の補正をさらに最適化する。再び、終了条件がすべて満たされると、最終的な光源、マスクおよび位相補正が工程４０８０で得られる。
【００５８】
[0064]  図４Ｂ〜図４Ｄの例示的プロセスに関して、最適化の様々なステージに対して個別の費用関数が作成され得ることに留意されたい。例えば、ＳＭＯ用の費用関数と後続のＬＯ用の費用関数とは、同一のものでなくてよい。後の最適化ステージ用の費用関数は、別の費用関数を用いる以前の最適化工程からもたらされる結果に基づいて繰り返し更新されてよい。同様に、終了条件も、各最適化工程の最後で、異なっても同一でもよい。特許請求の範囲の段落で、この概念をさらに詳述する。
【００５９】
[0065]  当業者なら、以前に論じられたパターン選択アルゴリズムを同時ＳＭＬＯまたは択一ＳＭＬＯと一体化してよいことも理解するであろう。例えば、択一ＳＭＬＯが採用されるとき、最初に全チップＳＭＯを実施することができ、「ホットスポット」および／または「ウォームスポット」が識別され、次いでＬＯまたはＳＬＯ（照明源-レンズ最適化）が実施される。当業者なら、本開示を考慮して、所望の最適化の結果を達成するために、部分最適化の多くの入替および組合せが可能であることを理解するであろう。
【００６０】
[0066]  図４Ｅの流れ図に示される例示的実施形態では、最適化プロセスをさらにはかどらせるために、パターン選択がＳＭＬＯに一体化されており、これは全チップ（または全体の設計レイアウト）の最適化に特に有用である。あまりにも多数のテストパターン（「ゲージ」または「ゲージパターン」としても知られている）および／またはあまりにも多くの評価ポイントを伴うあまりにも多数のクリップがある場合、最適化が遅すぎるかまたはあまりにも多くの記憶装置が必要となる恐れがある。多数のゲージパターンを伴う大きな設計レイアウトに対する計算コストを低減するために、すべてのゲージパターンに対してパターン選択を適用する。例えば、工程４２０で、最初に（例えば回折特性に基づいて）いくつかの重要なクリップを識別することができ、次いで、工程４２２で、これらのクリップのすべての評価ポイントに対してＳＭＬＯを行なうことができ、次いで、工程４２４で、ＳＭＬＯの結果から照明光学系および投影光学系の機能を固定して、全体の設計レイアウトに対するマスク最適化を実施することができる。終了条件が満たされたとき、工程４２６でプロセスが終結する。
【００６１】
[0067]  あるいは、ホットスポットまたはウォームスポット（すなわち欠陥またはほとんど欠陥であるパターン）によってゲージを識別することができる。このような択一の流れが図４Ｆに示されている。具体的には、最初に、全チップのＳＭＯ（工程４３０）または少なくとも投影光学系の特性のみ固定したＭＯを実行し、工程４３２でホットスポットおよびウォームスポットを識別することができる。工程４３４で、プロセスウィンドウが十分に優れたものではないと判断された場合、ホットスポットおよびウォームスポーツが、工程４３６でゲージに変換される。工程４３８で、ゲージ数を減少し、かつ選択されたゲージをゲージプールに追加するために、ゲージ選択方法またはパターン選択方法が実施される。工程４４０で、選択されたゲージプールに対してＳＭＬＯが実行される。このプロセスは、必要に応じて繰り返すことができる。図４Ｅおよび図４Ｆのこれら２つの択一の流れは、他の変更と組み合わせて適用することもできることに留意されたい。例えば、最初に図４Ａの第１の流れを適用し、次いで、もたらされるホットスポットおよびウォームスポットを識別し、次いで、図４Ｆの第２の流れを適用することができる。
【００６２】
[0068]  本発明の実施形態によるＳＭＬＯ方法の一例を、図４Ｇの流れ図に関連して説明する。類似の方法は、本願譲受人に譲渡された２０１０年１０月２８日出願の米国特許出願第１２／９１４，９４６号に見いだすことができ、その開示の全体が参照によってここに組み込まれる。米国特許出願第１２／９１４，９４６号と本出願の間の差異は、第１２／９１４，９４６号の出願がＳＭＯを重視するのに対し、本出願はＳＭＬＯを重視していることである。
【００６３】
[0069]  図４Ｇでは、ターゲットの設計レイアウト４３００（一般にOASIS、GDSIIなどの標準的なデジタル形式のレイアウトを備える）は、メモリ、テストパターンおよびロジックを含み、この設計レイアウトに対してリソグラフィプロセスが最適化されることになる。この設計レイアウトから、クリップ４３０２のフルセットが抽出され、これは設計４３００のすべての複雑なパターン（一般に約５０〜１０００個のクリップ）を表す。当業者には理解されるように、これらのクリップは、特定の注目および／または確認を必要とする可能性がある設計の小部分（すなわち回路、セルまたはパターン）を表す。
【００６４】
[0070]  ４３０４に全体的に示されるように、フルセット４３０２から、クリップ４３０６の小さなサブセット（例えば１５〜５０個のクリップ）が選択される。以下でより詳細に説明されることになるが、クリップの選択は、好ましくは、選択されたパターンのプロセスウィンドウが、クリティカルパターンのフルセット用のプロセスウィンドウと可能な限り精密に一致するように実施される。選択の有効性も、全体としてのターンランタイム（パターン選択およびSMLO）の短縮によって測定される。
【００６５】
[0071]  ４３０８で、選択されたパターン（１５〜５０のパターン）４３０６を用いてＳＭＬＯが実施される。より詳細には、選択されたパターン４３０６に対して照明光源が最適化される。この最適化は、例えば米国特許出願公開第２００４／０２６５７０７号に説明されているものである多種多様な既知の方法のうち任意のものを用いて実施することができ、同出願公開の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６６】
[0072]  ４３１０では、選択されたパターン４３０６の製造可能性の確認が、４３０８で得られた照明源および投影光学系を用いて実施される。より詳細には、確認は、選択されたパターン４３０６および最適化された照明源および投影光学系の空間像シミュレーションを実施する工程と、パターンが十分に広いプロセスウィンドウにわたってプリントされることを確認する工程とを含む。この確認は、例えば米国特許第７，３４２，６４６号に説明されているものである多種多様な既知の方法のうち任意のものを用いて実施することができ、同特許の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６７】
[0073]  ４３１０における確認が十分であると４３１２で判断された場合、次いで、プロセスは４３１４の全チップ最適化へ進む。そうでなければ、プロセスは４３０８へ戻るが、別の照明源またはパターンの組を使用して再びＳＭＬＯが実施される。例えば、確認ツールによって推定されたプロセスの性能を、露光寛容度および焦点深度など特定のプロセスウィンドウパラメータの閾値と比較することができる。ユーザは、これらの閾値を前もって定義しておくか設定することができる。
【００６８】
[0074]  ４３１６で、選択されたパターンが４３１２で判断されたようにリソグラフィ性能面の仕様に満たした後、最適化された光源および投影光学系４３１４が、クリップのフルセットの最適化、あるいは、クリップの組によって表されていて基板上にパターニングされることになる実際の全チップまたは全ターゲット設計レイアウトの最適化にさえ用いられることになる。
【００６９】
[0075]  ４３１８で、クリップ４３１６のフルセットにおけるすべてのパターンに対して、あるいは全チップまたは全ターゲット設計レイアウトに対して、モデルベースのサブ解像度アシストフィーチャの配置（MB-SRAF）および光近接効果補正（OPC）が実施される。このプロセスは、例えば米国特許第５，６６３，８９３号、米国特許第５，８２１，０１４号、米国特許第６，５４１，１６７号および米国特許第６，６７０，０８１号で説明されている多種多様な既知の方法のうち任意のものを用いて実施することができる。
【００７０】
[0076]  ４３２０では、工程４３１０に類似のプロセスを用いて、全パターンシミュレーションベースの製造可能性確認が、最適化された光源および投影光学系４３１４ならびに４３１８で補正されたクリップ４３１６のフルセットまたは全チップを用いて実施される。
【００７１】
[0077]  ４３２２で、クリップ４３１６のフルセットあるいは全チップまたは全ターゲット設計レイアウトの性能（例えば露光寛容度および焦点深度などのプロセスウィンドウパラメータ）が、（ブロック４３１３に示されるように）クリップ４３０６のサブセットと比較される。例示的実施形態では、選択されたパターン（１５〜２０個）４３０６およびすべてのクリティカルパターン（５０〜１０００個）４３１６の両方に対して類似の（１０％未満の）リソグラフィ性能が得られたとき、全チップに対して、パターン選択が完了したと考えられ、かつ／または光源および投影光学系が十分に適している。
【００７２】
[0078]  そうでなければ、４３２４でホットスポットが抽出され、４３２６で、これらのホットスポットがサブセット４３０６に追加されて、プロセスがもう一度やり直される。例えば、確認４３２０を通じて識別されたホットスポット（すなわちプロセスウィンドウの性能を限定するクリップ４３１６のフルセットの中のフィーチャ）が、さらなる照明源チューニングまたはＳＭＬＯの再実行のために使用される。クリップ４３１６のフルセットのプロセスウィンドウが、４３２２の最後の実行とその前の実行の間で同一であると、照明源および投影光学系は十分に収束したと見なされる。
【００７３】
[0079]  したがって、上記の限定的でない例から、ＳＭＬＯが、既存の最適化の構成の範囲内の様々な形で容易に適応することを理解されたい。
【００７４】
[0080]  以前に論じられたように、費用関数（CF）の最適化はＳＭＬＯ方法の核心である。ＣＦは、いくつかのリソグラフィメトリックのＲＭＳ値であり得る。もちろん、CF(z1, z2, ..., zN)は、fp (z1, z2, ..., zN)のＲＭＳに限定されない。CF(z1, z2, ..., zN)は他の任意の適切な形態であり得る。
【００７５】
[0081]  図５は、最適化の１つの例示的方法を示しており、この方法では費用関数が最小化される。工程５０２で、設計変数の初期値が、（存在するのであれば）それらの調整範囲を含んで得られる。工程Ｓ５０４で、多変数費用関数が設定される。工程Ｓ５０６で、費用関数は、第１の反復工程（i=0）に対する設計変数の開始点の値のまわりの十分に小さな近傍の範囲内に展開される。工程Ｓ５０８で、費用関数を最小化するために、標準的な多変数最適化技法が適用される。最適化問題は、Ｓ５０８の最適化プロセスを通じて、または最適化プロセスの後のステージにおいて、調整範囲などの制約を適用することができることに留意されたい。工程Ｓ５２０は、リソグラフィプロセスを最適化するように選択されて識別された評価ポイントに関して、所与のテストパターン（「ゲージ」としても知られている）に対して各反復が行なわれることを示す。工程Ｓ５１０で、リソグラフィの応答が予測される。工程Ｓ５１２で、工程Ｓ５１０の結果が、工程Ｓ５２２で得られた所望の理想的リソグラフィ応答値と比較される。工程Ｓ５１４で終了条件が満たされた場合、すなわち最適化が所望の値に十分に近いリソグラフィ応答値を発生した場合、次いで、工程Ｓ５１８で、設計変数の最終的な値が出力される。出力工程は、瞳面（または他の面）における波面の収差調整マップ、最適化された光源マップ、および最適化された設計レイアウトを出力する工程など、設計変数の最終的な値を用いて他の関数を出力する工程も含んでよい。終了条件が満たされない場合、次いで、工程Ｓ５１６で、設計変数の値がi回目の反復の結果で更新され、プロセスは工程Ｓ５０６へ戻る。
【００７６】
[0082]  図６は、第２の最適化プロセスの基幹工程を示す例示的流れ図である。ここで別様に説明されなければ、図６の工程の多くは、図５の対応する工程とよく似ている。主要な差異の１つは、工程Ｓ６０４で、多変数の費用関数が、例えば伝送の交差係数（TCC）の偏導関数に関係した適合係数を含む高次（２次など）の多項式とし示されるとことである。工程Ｓ６０６で、ＴＣＣは各反復の開始点のまわりに展開され、工程Ｓ６０７で、空間像、レジスト像およびエッジ配置誤差（EPE）が展開される。残りの工程は、図５で説明された対応する工程に類似である。上記の解明から、本発明の特定の実施形態では、反復の数は１回ですらあり得て、単一の計算シーケンスをもたらすことが当業者には明らかであろう。このことは、例えばいくつかの設計変数の記述が最初に十分であって、所定の終了条件が１回の計算の後に満たされたときに起こり得る。
【００７７】
[0083]  したがって、一実施形態によってプロセスウィンドウを最大化する方法は、任意の評価ポイントρ(RIρ)におけるレジスト像（例えばレジスト層におけるレジストの可溶性）が、許容範囲から外れる確率の最大値を最小化する設計変数の値を見いだす工程を含む。
【００７８】
[0084]  図７は、同時のＳＭＬＯプロセスが、最適化に、ガウス−ニュートンアルゴリズムをどのように用いることができるかという１つの特定の例を示す。工程Ｓ７０２で、設計変数の初期値が識別される。各変数の調整範囲も識別され得る。工程Ｓ７０４で、設計変数を用いて費用関数が定義される。工程Ｓ７０６で、設計レイアウトにおけるすべての評価ポイントに対して、費用関数が初期値のまわりに展開される。任意選択の工程Ｓ７１０で、全チップシミュレーションが、全チップ設計レイアウトにおけるクリティカルパターンをすべて対象として含むように実行される。所望のリソグラフィ応答メトリック（CDまたはEPEなど）が工程Ｓ７１４で得られ、工程Ｓ７１２で、それらの量の予測値と比較される。工程Ｓ７１６で、プロセスウィンドウが求められる。図５に関して説明されたように、工程Ｓ７１８、Ｓ７２０およびＳ７２２は、対応する工程Ｓ５１４、Ｓ５１６およびＳ５１８に類似である。以前に言及されたように、最終的出力は、所望の結像性能をもたらすように最適化された瞳面の波面収差マップでよい。最終的出力は、最適化された光源マップおよび／または最適化された設計レイアウトでもよい。
【００７９】
[0085]  図８Ａ〜図８Ｆは、図４Ｂに示されるように、設計レイアウトの一部分に適用された光源−マスク−レンズの最適化を示す図である。図８Ａに、ターゲット設計レイアウトが示されている。このターゲット設計レイアウトは、ＧＤＳＩＩまたはＯａｓｉｓの設計フォーマットなどの電子的形態で与えられてよく、パターンのサブセットのパターンのうちの１つでよい。現行の例では、ターゲット設計レイアウトは、単一パターン、例えば設計の一部分のパターンのサブセットからのものである。あるいは、ターゲットパターンは、基板上に結像されることになっている設計レイアウトの一部分の優れた適用範囲を達成するために、パターンのサブセットからのすべての選択されたパターンを含んでよい。パターンのサブセットが全チップ設計レイアウトにおけるパターンをすべて包含し得ることに留意されたい。ターゲットパターンまたはパターンのサブセットからの選択されたパターンは、ホットスポット、ウォームスポット、クリップを備えてよく、設計レイアウトの一部分から手動または自動で抽出されたパターンすら備えてよい。この例の初期の光源は、周知の環状の照明光源であり、いかなる図面にも示されていない。初期の光源と一緒に図８Ａに示されたこのターゲット設計は、後に、一般に光源−マスクの最適化すなわちＳＭＯとも称される光源およびターゲットパターンの同時の最適化に用いられる。図８Ｂの最適化されたターゲット設計に見られるように、サブ解像度アシストフィーチャすなわちＳＲＡＦ  ８１０もＳＭＯに追加される。このＳＭＯプロセスは、図８Ｃに見られる光源または照明瞳への変更も提案する。図８Ｃの凡例は、任意の相対的スケールでの強度値を示す。次に、図８Ｃに示される最適化される光源瞳および図８Ｂに示される最適化されたターゲットパターンが固定されたままで、位相（すなわちレンズ）補正が適用される。位相補正は、リソグラフィプロセスの特性である複数の設計変数の多変数費用関数を定義する工程であって、この費用関数の複数の設計変数のうち少なくともいくつかは投影光学系の特性である工程と、所定の終了条件が満たされるまで、複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより行なわれる。
【００８０】
[0086]  現行の例の位相補正工程は、２つの別々の終了条件を用いて実施され、投影レンズの瞳面補正向けに２つの別々の実施形態をもたらす。図８Ｄ示される瞳面補正の第１の実施形態は、瞳面における位相収差の最小化を用いることに由来し、図８Ｅに示される瞳面補正の第２の実施形態は、ゲージ上のＣＤ誤差の最小化に由来する。再び、図８Ｄおよび図８Ｅのそれぞれの凡例は、任意の相対的スケールでの強度値を示す。
【００８１】
[0087]  図８Ｆは、最適化された光源（SMOプロセス後に変更されておらず依然として図８Ｃで表される）に加えて図８Ｅに示されるようにごく最近最適化された位相補正を用いて最適化されている、さらに適合され、かつさらに最適化されたターゲット設計レイアウトを示す。図８Ｂと図８Ｅを比較すると、さらに最適化されたターゲットレイアウトを生成するのに、最適化された位相補正を用いるとき、全プロセスウィンドウのさらなる改善が達成され得ることが示される。この手順では、図４Ｂに示されるように（工程４０５０を参照されたい）、位相補正（図４Ｂの工程４０６０）およびターゲットパターン（図４Ｂの工程４０７０）のこの順次の最適化は、所定の終了条件が達成されるまで継続してよい。
【００８２】
[0088]  図９は、本明細書に開示された最適化の方法および流れを実施するのを支援することができるコンピュータシステム１００を示すブロック図である。コンピュータシステム１００は、情報を通信するバス１０２または他の通信機構、および情報を処理するためにバス１０２に接続されたプロセッサ１０４（またはマルチプロセッサ１０４および１０５）を含む。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４によって実行される情報および命令を記憶するためにバス１０２に結合されたランダムアクセスメモリ（RAM）または他のダイナミックストレージデバイスなどのメインメモリ１０６も含む。メインメモリ１０６は、プロセッサ１０４によって実行される命令の実行中に一時変数または他の中間情報を記憶するためにも使用することができる。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４用の静的情報および命令を記憶するためにバス１０２に結合されたリードオンリーメモリ（ROM）１０８または他のスタティックストレージデバイスをさらに含む。情報および命令を記憶するために、磁気ディスクまたは光ディスクなどのストレージデバイス１１０が設けられ、バス１０２に結合される。
【００８３】
[0089]  コンピュータシステム１００は、コンピュータのユーザに情報を表示するために、バス１０２を介して陰極線管（CRT）またはフラットパネルもしくはタッチパネルディスプレイなどのディスプレイ１１２に結合することができる。情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４へ通信するために、英数字および他のキーを含む入力デバイス１１４が、バス１０２に結合される。他のタイプのユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に通信し、ディスプレイ１１２上のカーソルの動きを制御するマウス、トラックボール、またはカーソル方向キーなどのカーソルコントロール機器１１６である。この入力デバイスは、通常、第１軸（例えばx）および第２軸（例えばy）といった２つの軸への２自由度を有し、デバイスが平面内の位置を指定することを可能にする。タッチパネル（スクリーン）ディスプレイも入力デバイスとして使用することができる。
【００８４】
[0090]  本発明の一実施形態によれば、最適化プロセスの諸部分は、メインメモリ１０６に含まれる１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行するプロセッサ１０４に応答して、コンピュータシステム１００によって実行することができる。このような命令は、ストレージデバイス１１０などの他のコンピュータ読取可能媒体からメインメモリ１０６に読み込ませることができる。メインメモリ１０６に含まれる命令のシーケンスを実行すると、プロセッサ１０４は本明細書で述べたプロセスステップを実行する。マルチプロセス構成内の１つまたは複数のプロセッサも、メインメモリ１０６に含まれた命令のシーケンスを実行するために使用することができる。代替実施形態では、ソフトウェア命令の代わりに、またはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用して本発明を実施することができる。したがって、本発明の実施形態は、ハードウェア回路およびソフトウェアのいかなる特定の組合せにも限定されない。
【００８５】
[0091]  本明細書において使用されている用語「コンピュータ読取可能媒体」とは、実行するために命令をプロセッサ１０４に供給することに関与する任意の媒体を指す。このような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含めて、これらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性媒体は、ストレージデバイス１１０などの例えば光または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ１０６などのダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含み、バス１０２を構成するワイヤを含む。伝送媒体は、無線周波数（RF）および赤外線（IR）のデータ通信中に発生するような音波または光波の形態もとることができる。コンピュータ読取可能媒体の一般的形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光学的媒体、パンチカード、紙テープ、孔のパターンを持つ任意の他の物理的媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップまたはカートリッジ、以下に説明される搬送波、またはコンピュータが読み取ることができるいかなる他の媒体をも含む。
【００８６】
[0092]  様々な形態のコンピュータ読取可能媒体も、１つまたは複数の命令の１つまたは複数のシーケンスを実行するためにプロセッサ１０４に搬送することに従事することができる。例えば、命令は、最初に、遠隔コンピュータの磁気ディスクに担持させることができる。遠隔コンピュータは、命令を、それ自体のダイナミックメモリにロードし、モデムを使用して電話回線を介して命令を送信することができる。コンピュータシステム１００にローカルなモデムが電話回線でデータを受信し、赤外送信機を使用してデータを赤外線信号に変換することができる。バス１０２に結合された赤外ディテクタは赤外線信号で搬送されたデータを受信し、バス１０２上にデータを配置することができる。バス１０２は、データをメインメモリ１０６へ搬送し、そこからプロセッサ１０４が命令を検索し、実行する。メインメモリ１０６が受信した命令は、プロセッサ１０４による実行の前または後のいずれかに、任意選択でストレージデバイス１１０に記憶することができる。
【００８７】
[0093]  コンピュータシステム１００は、バス１０２に結合された通信インターフェース１１８を含むことが好ましい。通信インターフェース１１８は、ローカルネットワーク１２２に接続されたネットワークリンク１２０への双方向データ通信結合を提供する。例えば、通信インターフェース１１８は、対応するタイプの電話回線にデータ通信接続を提供する統合サービスデジタル網（ISDN）カードまたはモデムとすることができる。他の例として、通信インターフェース１１８は、互換性ＬＡＮにデータ通信接続を提供するローカルエリアネットワーク（LAN）カードとすることもできる。無線リンクも実施することができる。このような実施例のいずれにおいても、通信インターフェース１１８は様々なタイプの情報を提示するデジタルデータストリームを搬送する電気、電磁気または光信号を送受信する。
【００８８】
[0094]  ネットワークリンク１２０は、通常、１つまたは複数のネットワークを介して他のデータデバイスにデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク１２０は、ローカルネットワーク１２２を介してホストコンピュータ１２４またはインターネットサービスプロバイダ（ISP）１２６により運営されるデータ設備への接続を提供することができる。ＩＳＰ  １２６は、現在は一般に「インターネット」と呼ばれている世界的なパケットデータ通信網１２８を介してデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク１２２およびインターネット１２８は、どちらもデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁気信号、または光信号を使用する。コンピュータシステム１００との間でデジタルデータを搬送する、様々なネットワークを介した信号およびネットワークリンク１２０上にあり、通信インターフェース１１８を介した信号は、情報を伝送する搬送波の例示的形態である。
【００８９】
[0095]  コンピュータシステム１００は、ネットワーク、ネットワークリンク１２０、および通信インターフェース１１８を介して、メッセージを送信しプログラムコードを含むデータを受信できる。インターネットの例では、サーバ１３０は、アプリケーションプログラムのための要求されたコードをインターネット１２８、ＩＳＰ１２６、ローカルネットワーク１２２、および通信インターフェース１１８を介して送信することができる。本発明によれば、１つのこのようなダウンロードされたアプリケーションは、例えば本実施形態の照明の最適化を提供する。受信コードは、受信されると、プロセッサ１０４により実行する、かつ／または後に実行するためにストレージデバイス１１０もしくは他の不揮発性記憶装置に記憶することができる。このようにして、コンピュータシステム１００は、搬送波の形態でアプリケーションコードを取得することができる。
【００９０】
[0096]  図１０は、その照明光源が、本明細書に説明された方法を利用して最適化され得る例示的リソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は、
−  放射の投影ビームＢを供給するための放射システムＩＬを備える。この特定のケースでは、放射システムは、放射源ＳＯと、
−  マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスクホルダが設けられ、アイテムＰＳに対してマスクを正確に位置決めする第１位置決め手段に接続された第１オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
−  基板Ｗ（例えばレジストコートシリコンウェーハ）を保持する基板ホルダが設けられ、アイテムＰＳに対して基板を正確に位置決めする第２位置決め手段に接続された第２オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
−  マスクＭＡの照射部分を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に結像する投影システム（「レンズ」）ＰＳ（例えば屈折、反射、または屈折反射光学システム）とを含む。
【００９１】
[0097]  本明細書に示されるように、装置は透過タイプ（すなわち透過型マスクを有するもの）である。しかし、一般に、装置は、例えば（反射性マスクを備えた）反射タイプでもよい。あるいは、装置は、マスクの使用の代替として他の種類のパターニング手段を採用してもよく、その例にはプログラマブルミラーアレイまたはＬＣＤマトリクスが含まれる。
【００９２】
[0098]  照明源ＳＯ（例えば水銀ランプまたはエキシマレーザ）は放射ビームを生成する。このビームは、直接的に、または例えばビームエキスパンダＥｘなどの調整手段を横切った後に照明システム（イルミネータ）ＩＬに供給される。イルミネータＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＤを備えてよい。また、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを備えてもよい。このように、マスクＭＡに当たったビームＢは、それ自体の断面にわたって所望の均一性および強度分布を有する。
【００９３】
[0099]  図１０に関して、照明源ＳＯは、（照明源SOが例えば水銀ランプの場合によくあるように）リソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から離れていて、これが生成する放射ビームを（例えば適切な誘導ミラーの助けにより）装置内に導いてもよく、この後者のシナリオは、照明源ＳＯが（例えば、KrF、ArF、またはF2のレージングに基づく）エキシマレーザである場合に多い。
【００９４】
[00100]  その後、ビームＰＢはマスクテーブルＭＡ上に保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを通り抜けると、ビームＢは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＢを集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決め手段（および干渉計測定手段IF）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えばビームＢの経路において異なるターゲット部分Ｃを位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、例えばマスクライブラリからのマスクＭＡの機械的検索の後に、またはスキャン中に、ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１０に明示的には示されていないロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現される。しかし、ウェーハステッパの場合（ステップアンドスキャンツールとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータのみに接続できるか、または固定することができる。
【００９５】
[00101]  図示されたツールは２つの別々のモードで使用することができる。
−  ステップモードでは、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に維持され、マスクイメージ全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一「フラッシュ」）。次いで、別のターゲット部分ＣをビームＰＢにより照射できるように、基板テーブルＷＴがｘ方向および／またはｙ方向にシフトされる。
−  スキャンモードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、所与のターゲット部分Ｃが単一「フラッシュ」では露光されない。代わりに、マスクテーブルＭＴは、所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えばｙ方向）に速度vで移動可能であり、これにより投影ビームＢはマスクイメージにわたってスキャンするようになり、これと同時に、基板テーブルＷＴは、速度V=Mvで同一方向または逆方向に同時に移動する。ここで、MはレンズＰＬの倍率（一般に、M=1/4または1/5）である。このようにして、解像度を妥協することなく、比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００９６】
[00102]  本明細書に開示された概念は、サブ波長フィーチャを結像するためのあらゆる一般的な結像システムをシミュレートするかまたは数学的にモデル化することができ、ますますより短い波長を生成することができる新興の結像技術に対して特に有用であり得る。既に使用されている新興技術には、ＡｒＦレーザを用いて１９３ｎｍの波長を生成することができ、フッ素レーザを用いて１５７ｎｍの波長さえ生成することができるＥＵＶ（極端紫外線）リソグラフィが含まれる。さらに、ＥＵＶリソグラフィは、２０〜５ｎｍの範囲内の波長を、シンクロトロンを使用することにより、あるいはこの範囲内の光子を生成するために高エネルギー電子を材料（固体またはプラズマのいずれか）に当てることにより、生成することができる。
【００９７】
[00103]  本発明は、以下の条項を用いてさらに説明され得る。
条項１  照明光源および投影光学系を備えるリソグラフィ投影装置を使用して設計レイアウトの一部分を基板上へ結像するためのリソグラフィプロセスを改善する、コンピュータで実施される方法であって、
設計レイアウトの一部分からパターンのサブセットを選択し、かつ初期の照明光源を選択する工程と、
パターンのサブセットおよび照明光源を同時に最適化する工程と、
最適化された照明光源を使用することにより投影光学系の特性を最適化する工程とを含む方法。
条項２  パターンのサブセットおよび照明光源を同時に最適化する工程が、
−  リソグラフィプロセスの特性である第１の複数の設計変数の第１の多変数費用関数を定義する工程であって、第１の複数の設計変数のうち少なくともいくつかが、照明光源の特性およびパターンのサブセットの特性である工程と、
−  第１の所定の終了条件が満たされるまで、第１の複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される条項１に記載の方法。
条項３  照明光学系の特性を最適化する工程が、
−  リソグラフィプロセスの特性である第２の複数の設計変数の第２の多変数費用関数を定義する工程であって、第２の費用関数の第２の複数の設計変数のうち少なくともいくつかが投影光学系の特性である工程と、
−  第２の所定の終了条件が満たされるまで、第２の複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される条項１に記載の方法。
条項４  設計レイアウトの一部分が、全体の設計レイアウトと、クリップと、１つまたは複数のクリティカルフィーチャを有すると分かっている設計レイアウトの区分と、ホットスポットまたはウォームスポットが全チップシミュレーションから識別されている設計レイアウトの区分と、パターン選択方法によって１つまたは複数のクリティカルフィーチャが識別されている設計レイアウトの区分とのうち１つまたは複数を備える条項１に記載の方法。
条項５  第１の所定の終了条件および／または第２の所定の終了条件が、費用関数の最小化と、費用関数の最大化と、あらかじめ設定された反復回数に到達することと、費用関数があらかじめ設定された閾値以上の値に到達することと、所定の計算時間に到達することと、所定のプロセスウィンドウに到達することと、費用関数の値が許容できる誤差限界内に到達することとのうち１つまたは複数を含む条項２または３に記載方法。
条項６  パターンのサブセットをさらに最適化するために、最適化された照明光源および最適化された投影光学系を使用する工程をさらに含む条項１に記載の方法。
条項７  パターンのサブセットをさらに最適化するために、最適化された照明光源および最適化された投影光学系を使用する工程が、
−  リソグラフィプロセスの特性である第３の複数の設計変数の第３の多変数費用関数を定義する工程であって、第３の費用関数の第３の複数の設計変数のうち少なくともいくつかがパターンのサブセットの特性である工程と、
−  第３の所定の終了条件が満たされるまで、第３の複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される条項６に記載の方法。
条項８  以前に最適化された投影光学系および最適化された照明光源を使用する一方でパターンのサブセットを最適化する工程と、以前に最適化されたパターンのサブセットおよび最適化された照明光源を使用する一方で投影光学系を最適化する工程とが、第４の所定の終了条件が満たされるまで繰り返し実施される条項６に記載の方法。
条項９  第２の費用関数の第２の複数の設計変数が、投影光学系の特性およびパターンのサブセットの特性の両方を含む条項３に記載の方法。
条項１０  照明光源および投影光学系を備えるリソグラフィ投影装置を使用して設計レイアウトの一部分を基板上へ結像するためのリソグラフィプロセスを改善する、コンピュータで実施される方法であって、
設計レイアウトの一部分からパターンのサブセットを選択し、かつ初期の照明光源を選択する工程と、
パターンのサブセット、照明光源、および投影光学系を同時に最適化する工程とを含む方法。
条項１１  パターンのサブセット、照明光源および投影光学系を同時に最適化する工程が、
−  リソグラフィプロセスの特性である複数の設計変数の多変数費用関数を定義する工程であって、複数の設計変数のうち少なくともいくつかが、照明光源の特性およびパターンのサブセットの特性および投影光学系の特性である工程と、
−  所定の終了条件が満たされるまで、複数の設計変数を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される条項１０に記載の方法。
条項１２  パターンのサブセットおよび／または投影光学系を調整するさらなる工程を含む条項１０に記載の方法。
条項１３  パターンのサブセットを調整する工程および／または投影光学系を調整する工程が、
−  リソグラフィプロセスの特性であるさらなる複数の設計変数のさらなる多変数費用関数を定義する工程であって、さらなる複数の設計変数のうち少なくともいくつかがパターンのサブセットの特性であり、かつ／またはさらなる複数の設計変数のうち少なくともいくつかが投影光学系の特性である工程と、
−  さらなる所定の終了条件が満たされるまで、さらなる設計変数の組を繰り返し再構成する工程とを選択的に繰り返すことにより実施される条項１２に記載の方法。
条項１４  反復する再構成工程のうち少なくとも１つが、制約なしで、または設計変数の少なくともいくつかの範囲を規定する制約を用いて実施される条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項１５  設計変数のうちの少なくともいくつかが、リソグラフィ投影装置のハードウェア実装形態における物理的制約を表す制約下にある条項１４に記載の方法。
条項１６  制約が、調整範囲、マスクの製造可能性を支配するルール、および設計変数間の相互依存性の１つまたは複数を含む条項１５に記載の方法。
条項１７  費用関数が、エッジ配置誤差と、クリティカルディメンションと、レジスト輪郭距離と、最悪の欠陥サイズと、最善の焦点シフトとのリソグラフィメトリックのうち１つまたは複数の関数である条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項１８  最適化プロセスの工程を実施する前に、設計レイアウトの一部分のフィーチャを特徴的に表すターゲットパターンのサブセットを選択する工程を含む条項１または１０に記載の方法。
条項１９  最適化プロセスが、各反復において、開始点のまわりの所定の比較的小さな近傍内で線形適合する係数を計算することにより、費用関数を繰り返し最小化する工程を含む条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項２０  費用関数が、ガウス−ニュートンアルゴリズム、レーベンバーグ−マルカートアルゴリズム、勾配降下アルゴリズム、シミュレーションアニール、および遺伝的アルゴリズムから成る群から選択された方法によって最小化される条項１９に記載の方法。
条項２１  費用関数が、設計変数の高次多項式を含む多項式を解くことにより最小化される条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項２２  費用関数が、一定の係数を適合することに関して展開される条項２１に記載の方法。
条項２３  適合する一定の係数が、伝送の交差係数（TCC）の多項式展開からの係数から計算される条項２２に記載の方法。
条項２４  伝送の交差係数の偏導関数を計算する工程を含む条項２３に記載の方法。
条項２５  伝送の交差係数の偏導関数が、設計変数のインパルス応答から計算される条項２４に記載の方法。
条項２６  費用関数が、レジスト像または空間像の特性を含む条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項２７  費用関数が、２次計画問題を解くことにより最小化される条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項２８  費用関数が、投影光学系の特性である設計変数のみの関数であり、その他の設計変数は、割り当てられた所定の値である条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項２９  費用関数が、設計レイアウトの一部分のホットスポットを見いだす確率を表す条項２、３、７、１１または１３に記載の方法。
条項３０  実行されたとき請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法を実施する命令を有するコンピュータ読取可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品。
【００９８】
[00104]  本明細書に開示された概念は、シリコンウェーハなどの基板上に結像することに使用することができるが、開示された概念は、任意のタイプのリソグラフィ結像システム、例えばシリコンウェーハ以外の基板上に結像することに使用されるものに対して使用することができることを理解されたい。
【００９９】
[00105]  上記の説明は、制限するものでなく、例示的なものである。したがって、以下で述べられている特許請求の範囲から逸脱することなく、述べられている本実施形態に変更を加えることができることが、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９】
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【図１０】
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